В Дубне начались зимние сессии программно-консультативных комитетов Объединенного института ядерных исследований. Первой 21–22 января 2013 года проходит 37-я сессия ПКК по физике конденсированных сред. В 2012 году успешно осуществлена программа экспериментов на реакторе ИБР-2, первая после его модернизации. Благодаря холодному замедлителю нейтронов, сооруженному по уникальной технологии, разработанной в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ (она применена впервые в мире), поток нейтронов удалось увеличить в 13 (!) раз. Это создает новые возможности в реализации проектов по исследованию наноструктур методами рассеяния нейтронов.

Холодный замедлитель нейтронов стал еще одним уникальным техническим и технологическим решением, которые были применены при модернизации реактора ИБР-2, который теперь имеет один из самых высоких потоков нейтронов у замедлителя в мире. Напомним, что этот реактор включен в европейскую программу развития нейтронографии и является единственным импульсным высокопоточным специализированным научно-исследовательским источником нейтронов не только в России, но и во всех странах – участницах ОИЯИ (а их сегодня 18).

Фото Юрия Туманова

В чем главная особенность новой технологии? На этот вопрос отвечает один из ее авторов, начальник научно-экспериментального отдела комплекса спектрометров ЛНФ ОИЯИ Сергей Куликов, кандидат физико-математических наук, лауреат Зворыкинской премии 2011 года (получил ее в номинации «Ядерные технологии» как раз за создание холодного шарикового замедлителя нейтронов на модернизированном ИБР-2 для исследования наноматериалов и конденсированных сред):

Мы заполняем замедлитель замороженными шариками из смеси ароматических углеводородов. Эта технология впервые отрабатывается у нас – в мире такого пока еще нет. Сейчас мы находимся на финишной прямой: получили определенные характеристики и на определенной длине волны увеличили поток нейтронов для экспериментов в 13 раз. То есть: на том же самом реакторе мы сделали качественно новый скачок для спектрометров и экспериментов на выведенных пучках. И теперь ИБР-2 по этому показателю вышел на мировой уровень. Достаточно успешная работа проведена, много времени и сил затрачено, но результат показывает ее высокую эффективность. Теперь мы постепенно увеличиваем время непрерывной работы замедлителя. В настоящее время оно составляет шесть суток. Планируем до весны сделать еще пару экспериментов, а с осени вывести замедлитель уже на штатную работу на эксперимент.

В 2012 году на реакторе ИБР-2 осуществлялась первая после его модернизации полномасштабная программа экспериментов с участием ученых из разных стран. Рассказывает начальник отдела конденсированных сред Лаборатории нейтронной физими имени И.М. Франка доктор физико-математических наук Денис Козленко:

Как вы знаете, в конце 2011 года успешно завершился энергетический пуск реактора. Соответственно, в 2012 году была получена лицензия на регулярную его эксплуатацию и началась реализация одного из приоритетных направлений деятельности нашей лаборатории – пользовательской политики, в рамках которой мы предоставляем возможности для проведения экспериментов на нашем реакторе ученым из разных организаций стран-участниц ОИЯИ и других стран. В прошлом году было подано 164 заявки на проведение экспериментов, из них примерно 70 процентов были приняты. Большинство этих заявок реализованы полностью либо в определенной мере.

Направления исследований сформированы в рамках нашей научной программы, которая является основой проблемно-тематического плана Объединенного института ядерных исследований в области конденсированных сред и 7-летнего плана развития ОИЯИ на 2010–2016 годы по нашему направлению. Это исследования функциональных материалов, наноструктурированных материалов, различных наноструктур, их физических свойств, структурная характеризация материалов для различных технологий, исследования в области биологии и биофизики, направленные на изучение различных условий и свойств, в которых функционируют те или иные биологические группы, исследования в области фармакологии и медицины. Это также неразрушающий контроль материалов – например, у нас успешно реализуется тема по исследованию внутренних напряжений с помощью дифрактометрии (неразрушающий контроль напряжений). Это геофизика – исследование текстуры и свойств горных пород¸ которые впоследствии могут использоваться, например, для сейсмологии, данные о текстуре требуются, например, для прогнозирования землетрясений. В этих направлениях деятельности мы будем продолжать работать и в 2013 году.

А Вы можете привести примеры наиболее интересных экспериментов в области нанотехнологий?

В области нанотехнологий в 2012 году были проведены интересные эксперименты в различных направлениях. Например, по исследованию биологических наноструктур, которые моделируют верхний слой кожи млекопитающих, точнее, ротовой оболочки млекопитающих. Были померены модели мембраны, которые представляют собой основу этого слоя, и получены данные, как меняется их структура при гидратации, т.е. насыщении водой (это процесс, который происходит в живых организмах, когда мы пьем или находимся в условиях высокой влажности).

Другой интересный эксперимент – моделирование прохождения нейтронных форм через сложные магнитные структуры, магнитные слои в которых повернуты относительно друг друга. Была задача понять: могут ли нейтроны использоваться для диагностики таких сложных наноструктур. Было показано, что с помощью наших методов нейтронографии можно проанализировать, как происходит поворот магнитных моментов в наноструктуре (это довольно сложно, когда они не параллельны, а разнонаправленны). И было показано даже, что можно посмотреть порядок следования слоев – не только, как они относительно друг друга расположены, но и как следуют друг за другом.

Еще бы хотел отметить интересный результат, общий для нанотехнологий и, например, для энергосбережения: у нас начались эксперименты по исследованию литиевых аккумуляторов. Совместно с Тайванем были проведены интересные эксперименты в режиме реального времени процессов зарядки и разрядки аккумуляторов. Это новое направление, которое у нас сейчас начинается – электрохимия, процессы, важные для развития технологий в области энергетики и энергосбережения.

В 2013 году мы продолжаем нашу пользовательскую политику. В этом году мы будем рассматривать заявки дважды, и можем ожидать, что их будет больше, чем в предыдущем: на первое полугодие подано 118 заявок.

В программе работы сессии также ряд научных докладов, стендовые сообщения, общая дискуссия, по результатам которой будут приняты рекомендации ПКК.

Виртуальную экскурсию по комплексу спектрометров ИБР-2 вы можете совершить здесь: http://uc2.jinr.ru/pano/lnf/